매년 반복되는 식중독 사고를 막기 위해 원인균을 단 1분 만에 찾아낼 수 있는 초고속 바이오센서 기술이 국내 연구진에 의해 개발됐다. 기존 검사법으로 최소 6시간이 소요되던 확인 과정을 획기적으로 단축해 식품 안전 및 의료 현장에 큰 변화를 불러올 전망이다.
■ 액정의 민감성 활용해 '광학 신호' 증폭
포항공대(POSTECH) 화학공학과 김영기 교수팀과 서울대 손창윤 교수팀, 국립군산대 이민재 교수 공동연구팀은 16일, 액정(Liquid Crystal)을 활용한 초고속 바이오센서 기술 개발에 성공했다고 밝혔다.
연구팀이 주목한 것은 외부 자극에 민감하게 반응하여 분자 배열이 바뀌는 액정의 특성이다. 연구 결과, 글루탐산과 아스파트산 등 특정 아미노산이 살모넬라, 포도상구균, 대장균과 같은 박테리아의 부산물과 결합하면 액정 표면에 강력하게 부착되는 복합체를 형성한다는 사실을 발견했다.
이 과정에서 발생하는 광학 신호가 증폭되면서, 복잡한 분석 장비 없이도 세균의 존재 여부를 육안으로 쉽게 구별할 수 있게 된 것이다.
■ 6시간 걸리던 살모넬라 감지, 1분이면 충분
현재 방역 당국이나 관련 기관이 식중독의 대표 원인균인 살모넬라균을 확인하는 데는 최소 6시간 이상의 배양 및 검사 시간이 필요하다. 하지만 이번에 개발된 시스템은 극미량의 살모넬라균조차 1분 이내에 감지해냈다.
이 기술의 가장 큰 장점은 '즉각성'과 '편의성'이다. 빛의 변화만으로 오염 여부를 확인할 수 있어 고가의 정밀 장비나 숙련된 인력이 부족한 의료 취약 지역에서도 충분히 활용이 가능하다.
■ 식품 공정부터 환경 관측까지... 활용 분야 무궁무진
연구팀은 이 기술이 상용화될 경우 식품 제조 공정에서의 실시간 오염 모니터링은 물론, 병원 진단, 환경 관측 등 다양한 분야에서 즉각적인 오염 감지가 가능할 것으로 기대하고 있다.
포항공대 김영기 교수는 "이번 성과는 차세대 액정 기반 센서 분야 전반에 폭넓게 적용될 수 있는 원천 기술"이라며 "상용화 시 식중독 확산 방지와 공공보건 향상에 기여할 것"이라고 밝혔다.
한편, 이번 연구 결과는 재료과학 분야 세계적 권위지인 '어드밴스트 사이언스(Advanced Science)'에 게재되며 기술의 우수성을 입증받았다.